3. Защиты силовых трансформаторов
Повреждения:
междуфазные КЗ;
КЗ одной или двух фаз на землю;
КЗ между витками одной фазы (межвитковое);
замыкание между обмотками разных напряжений;
КЗ на вводах, ошиновке и в кабелях (междуфазное и на землю);
«пожар стали»-. Это явление заключается в чрезмерном нагреве вихревыми токами какой-либо части магнитопровода вследствие нарушения изоляции между листами стали или между магнитопроводом и стягивающими его шпильками. Перегрев магнитопровода может привести к разложению масла и к его воспламенению.
Ненормальные режимы:
внешнее КЗ;
перегрузка;
понижение уровня масла в баке;
недопустимые повышения напряжения.
Наиболее частые повреждения – витковые замыкания и КЗ на выводах.
Короткие замыкания
Внутренние КЗ. Анализ повреждений трансформаторов говорит о том, что наибольшее число отказов происходит из-за:
повреждений на наружных выводах;
замыканий обмотки или её выводов на бак трансформатора или магнитопровод;
нарушений витковой изоляции обмоток;
замыканий между пластинами магнитопровода вследствие разрушения межлистовой изоляции, приводящие к «пожару стали» и местному нагреву;
ненадёжной работы переключателей ответвлений обмоток;
разрывы цепей заземления магнитопровода внутри бака трансформатора.
Внешнее короткое замыкание. При близких КЗ на элементах питаемой сети низшего или среднего напряжения через понижающий трансформатор проходят токи, намного превышающие его номинальный ток. Эти токи оказывают термическое и электродинамические воздействие на изоляцию и саму обмотку трансформатора, что может привести в дальнейшем к витковым замыканиям, механическому повреждению обмоток трансформатора и спровоцировать внутреннее короткое замыкание.
Перегрузки
Неравномерность графика определяется количеством одновременно подключенных нагрузок или увеличением мощности, потребляемой одной или несколькими нагрузками.
Послеаварийные ситуации возникают при выходе из строя одного из параллельно работающих трансформаторов подстанции или при срабатывании устройств АВР на подстанции или в сети, в результате чего к работающему трансформатору подключается дополнительная нагрузка.
ГОСТ 14209-85 "ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ. МАСЛЯНЫЕ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ.
ДОПУСТИМЫЕ НАГРУЗКИ» определяет, что послеаварийные перегрузки могут быть двух видов – продолжительными и кратковременными. Продолжительные перегрузки по величине до 140–160% IТ.Н и длительностью 2–8 часов в сутки допускаются в течение недель или даже месяца. Кратковременные перегрузки по величине 160–200% IТ.Н допускаются от нескольких десятков до единиц минут.
Перегрузка трансформаторов не влияет на работу системы электроснабжения в целом, так как она обычно не сопровождается снижением напряжения. В связи с этим защита трансформатора от перегрузки при наличии дежурного персонала должна выполняться с действием на сигнал. На подстанциях без дежурного персонала защита от перегрузки должна действовать на отключение или разгрузку трансформатора путем автоматического отключения части менее ответственных потребителей.
Включение трансформатора под напряжение
Ток намагничивания трансформатора Iμ в нормальном режиме работы невелик и составляет 1–2% номинального тока IТ.Н. После отключения внешнего КЗ или включении трансформатора под напряжение возникает пик переходного тока включения, который может в 20 раз превышать значение номинального тока IТ.Н продолжительностью от 0,1 до 0,7 секунд. Это происходит вследствие насыщения магнитопровода и вызывает большой намагничивающий ток.
Отстройка защиты от броска тока намагничивания достигается тремя путями:
1) Загрублением защиты по току срабатывания.
2) Включением реле через промежуточные насыщающиеся трансформаторы тока.
3) Выявлением различия между формой кривой тока КЗ и формой кривой тока намагничивания.
Рисунок 3 — Бросок тока намагничивания
Повышение напряжения питающей сети
Повышение напряжения вызывает увеличение магнитной индукции в магнитопроводе трансформатора, вследствие чего происходит возрастание тока намагничивания и вихревых токов.
Эти токи нагревают обмотку и магнитопровод трансформатора, что может привести к повреждению изоляции обмоток и «пожару в стали» магнитопровода. (Возросший ток намагничивания содержит 5-ю гармонику, что используется при построении защиты трансформатора)